? --聯盟標準CSA016《LED照明應用接口要求:非集成式LED模塊的路燈》的標準化歷程
LED路燈接口標準CSA016《LED照明應用接口要求:非集成式LED模塊的路燈》的國標升級工作已接近尾聲,國家標準雖然還未發布,但已經在行業里產生極大影響。在上海、浙江、江蘇、四川、湖南等地的LED路燈地方標準中被廣泛引用,而且市場應用情況良好,飛利浦、華普永明、洲明等多數路燈企業按照標準開模生產,并投入市場。同時,標準牽頭單位半導體照明聯合創新國家重點實驗室(常州基地)通過兩岸合作項目和國際合作項目在臺灣、金磚四國等地區推廣本標準。這一標準的發布和推廣,為行業的有序發展奠定了基礎,為LED路燈的維護、替換和規模化生產做出了貢獻。本文對CSA016的標準化歷程進行了較為詳細的介紹。
一、背景
LED路燈以其壽命長、光效高、節能環保等諸多優點越來越受到人們的青睞。然而,產品規格眾多,接口不統一,產品間無法互換,給產品的推廣及產業的發展帶來了很大的制約。對于終端用戶,由于絕大多數企業采用模塊化的方式設計和生產路燈產品,然而不同廠家生產的LED模塊和控制裝置,其機械尺寸、安裝方式、電氣參數等等都不相同,使得不同廠家生產的LED模塊、控制裝置無法互換。如果終端用戶使用的路燈損壞,維修和替換就顯得十分不易,這給客戶的使用和維護帶來了很大的不便。對于LED路燈企業,由于沒有統一的接口標準,使得各地方的招標文件要求不一,這就導致LED路燈企業無法進行規模化生產。LED路燈產品之間無法互換,成為了制約整個行業發展的重大阻礙。因此,制定出一份LED路燈接口的標準,用來規范市場,統一標準,從而使半導體照明產品得以互換,成為了LED路燈得以普及和推廣所要面臨的迫在眉睫的問題。
然而,制定出一套既能為廣大LED路燈廠家所接受,同時還能符合半導體照明發展趨勢,既科學合理又有比較高的性價比的接口標準絕非易事。尤其是在一些細節問題的決定上,模塊的機械外形是方形還是條形;光源選用DOB方案還是COB方案;電子控制裝置采用恒流輸出還是恒壓輸出;模塊間的連接方式采用串聯還是并聯等等,每個企業都已經有了一套自己的設計方案,要進行行業中的統一,絕不僅僅是靠一兩個企業或幾個專家就能解決的。因此半導體照明聯合創新國家重點實驗室(以下簡稱實驗室)聯合企業共同設計規格接口,以解決不同廠商之間半導體照明產品無法互換這一制約行業發展的難題。
二、標準開展過程
標準的制定工作從2011年底正式啟動,開始階段實驗室聯合二十幾家龍頭企業、科研院所、檢測機構共同參與,并向聯盟四百多家會員征求意見。實驗室投入了大量的技術人員和檢測設備,主要承擔技術組的工作,分別從光學、機械、電氣、熱學、控制、封裝、測試、知識產權等方面開展工作,企業、科研院所、檢測機構主要負責技術支持、樣品制作及樣品檢測的工作。
項目組經過初步討論,將LED路燈定義為三個組成部分:LED模塊、燈具、控制裝置,明確了各組成部分在互換過程中不能影響LED路燈的安全性和整體性能的目標,為實現這一目標,項目組需要定義光學接口、機械接口、電氣接口、熱學接口四個部分,光學接口需要定義光通量分檔、色溫分檔、顯色指數要求及配光類型分類;機械接口需要定義關鍵的安裝尺寸、外形尺寸及安裝方式;電氣接口需要定義電氣參數、電氣連接方式及電子連接器的相關要求;熱學接口需要定義模塊與燈具的熱互換接口及熱接口測試方法。
為定義出科學合理的接口要求,項目組進行了大量的實驗、模擬、分析、研討、制樣、檢測,僅2012年一年就召開技術研討會13次,又經過兩次專家評審,最終于2013年4月發布了聯盟CSA016標準的V1.0版本。雖然聯盟標準發布了,但是項目組深知標準還不十分完善,還有一些問題需要解決,所以項目組做出一個重要的決定:“讓標準飛一會”。實驗室組織多次標準宣講會,通過溝通、交流的方式向全行業宣傳標準、征求意見;同時積極與地方標準編寫團隊溝通,希望更多的地方標準采納CSA016,通過實際應用驗證標準的可行性。
經過一段時間的宣傳推廣,標準起草團隊收到大量的反饋意見。對于CSA016標準,行業里存在兩種聲音,一種是支持的,一種是批評的。對于批評的聲音,項目組虛心接受,認真對待。兩年多的時間里,他們沒有停止完善標準的腳步,他們向全行業征求意見一千多條,開展模擬實驗四百多次,組織會議討論、專家評審共五十幾次。
對于收集上來的千余條征求意見,項目組逐條討論,認真分析,并一一進行答復,遇到重點難點問題項目組還會安排工作人員當面與提出問題的單位進行溝通討論。到目前為止,標準中存在的問題都已得到解決。
為驗證接口要求的科學性、合理性,實驗室開展了大量模擬實驗,其中包括光學設計驗證、熱學模擬分析、樣品制作檢驗及模塊互換性驗證等等,經過長期努力,接口要求的各項技術方案均得到驗證。
圖1 為驗證接口要求的科學性、合理性,實驗室開展了大量模擬實驗
為統一各企業LED路燈產品的接口,找到一個可以被行業廣泛認可的接口技術方案,實驗室組織了五十余次會議,集思廣益尋找科學的解決方案。隨著聯盟標準影響力的提升,參加會議的企業和科研院所也從最初的20幾家擴展到百余家之多,更多的參與企業為標準編寫帶來更大挑戰的同時,也進一步提升了標準的兼容性。
圖2 實驗室組織了五十余次會議
經過長期不懈的努力,在全行業的共同推動下,聯盟標準的各項技術方案得以完善。同時自2013年底該標準國標正式立項以來,標準起草小組不斷完善標準文稿,目前已完成國標送審稿的修訂。
三、標準的應用情況
為實現不同產品間的互換,標準對光、機、電、熱接口做出規定,但是并未限制產品設計的靈活性,目前已有包括飛利浦、華普永明、洲明在內的幾十家LED路燈生產企業按照該標準進行開模生產,各生產廠家依然可以在滿足標準的前提下保留各自產品的個性化設計,圖3為四個不同廠家生產的符合CSA016標準的LED模塊。
圖3 四個不同廠家生產的符合CSA016標準的LED模塊
上海市建委LED路燈標準編制小組在上海內環試掛時,采用的五家LED路燈企業的路燈全部符合CSA016標準要求,實際應用情況良好,照明效果完全達到道路照明需求,亮度均勻性、眩光、舒適度等各項指標都控制的很好,圖4為實際效果。
圖4 符合CSA016標準要求的LED路燈效果圖
另外,標準在國內外都產生了極大的影響。在上海、浙江、江蘇、四川、湖南等地的LED路燈地方標準中被廣泛引用,同時,項目組通過兩岸合作項目和國際合作項目在臺灣、金磚四國等地區推廣本標準,而且該標準現已被納入到ISA(國際半導體照明聯盟)的標準體系中。
四、展望
標準起草團隊的工作并沒有停止,依然還有大量的工作等待著他們,他們將一直聚焦于LED道路照明領域,開展有利于行業發展的基礎研究,并時刻關注著技術的發展,為標準化工作貢獻他們的力量。
該標準的大范圍推廣和應用,必將使LED路燈行業產生可喜的變化,LED路燈生產廠商將從過去工藝不成熟、成本較高的小批量生產轉變為工藝成熟、成本較低的規模化生產,路燈管理部門將從過去備品備件繁雜、維護成本高、被一家企業“綁架”的尷尬局面轉變為備品備件簡單、維護成本低、產品通用互換的利好局面。
隨著CSA016標準的完善和發布,LED路燈管理部門維護難度大和維護成本高的問題,正逐步得到解決,觀望的態度逐漸被打破。同時,產品庫存壓力降低,生產成本得以控制,使得LED路燈的大規模生產成為可能。這必將使LED路燈真正發揮其節能環保的優勢,從而造福人類。通過行業同仁的共同努力,在LED照明領域中國的標準和產品完全有可能走向世界,并引領世界。